DE102012201787A1 - Removing iron-, manganese- and calcareous deposits in drinking water distribution systems, comprises treating deposits with an aqueous cleaning solution comprising a reducing agent, preferably phosphinic acid or oxalic acid, or their salt - Google Patents

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Abstract

Removing iron-, manganese- and calcareous deposits in drinking water distribution systems, comprises treating the deposits with an aqueous cleaning solution comprising a reducing agent, preferably phosphinic acid or oxalic acid, or their salt. Independent claims are also included for a dry powder mixture for producing the aqueous cleaning solution comprising a powdered reducing agent, preferably phosphinic acid or oxalic acid, or their salt and a powdered complexing agent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen, eine für das Verfahren nutzbare wässrige Reinigungslösung, eine Trockenmischung zur Herstellung derselben sowie eine neue Verwendung von Phosphinsäure, Oxalsäure oder deren Salze.The invention relates to a process for the removal of iron-, manganese- and lime-containing deposits in drinking water distribution systems, an aqueous cleaning solution which can be used for the process, a dry mixture for the production thereof and a new use of phosphinic acid, oxalic acid or salts thereof.

Stand der Technik und Hintergrund der ErfindungPrior art and background of the invention

Trinkwasser ist Süßwasser mit einem so hohen Reinheitsgrad, dass es für den menschlichen Gebrauch, insbesondere zum Trinken und zur Zubereitung von Speisen, geeignet ist. Trinkwasser sollte daher frei von Krankheitserregern, geschmacklich neutral und kühl, farblos, geruchlos und nicht gesundheitsschädigend sein sowie einen Gehalt an gelösten mineralischen Stoffen in bestimmten Konzentrationen aufweisen. Trinkwasser wird in Mitteleuropa zumeist aus Grundwasser durch Brunnen, seltener Artesische Brunnen oder direkt aus Quellen gewonnen. Auch Oberflächenwasser aus Stauseen, Seen oder Flüssen wird verwendet. Dabei wird das Wasser entweder direkt aus dem Gewässer entnommen oder als Uferfiltrat aus Brunnen in Gewässernähe zu Trinkwasser aufbereitet. In Einzelfällen, meist im außereuropäischen Raum, wird es direkt aus Flusswasser gewonnen. Der Transport zum Verbraucher erfolgt zumeist durch ein Wasserverteilungssystem, bestehend aus Pumpen, Leitungen und Behältern. Drinking water is fresh water with such a high degree of purity that it is suitable for human consumption, especially for drinking and preparing food. Drinking water should therefore be free of pathogens, neutral in taste and coolness, colorless, odorless and not harmful to health, and should have a content of dissolved minerals in certain concentrations. In Central Europe, drinking water is mostly obtained from groundwater through wells, rare Artesian wells or directly from springs. Also surface water from reservoirs, lakes or rivers is used. The water is either taken directly from the water or processed as shore filtrate from wells near the water to drinking water. In individual cases, mostly in non-European countries, it is obtained directly from river water. The transport to the consumer is usually by a water distribution system consisting of pumps, pipes and containers.

Das Grund- oder Oberflächenwasser wird zur Gewinnung von Trinkwasser mittels chemischer und physikalischer Aufbereitungsverfahren gereinigt. Die Trinkwasseraufbereitung umfasst Verfahrenschritte, wie Filterung, Enteisenung und Entmanganung, Entsäuerung, Entgasung, Entcarbonisierung und Desinfektion. Zur Enteisenung und zur Entmanganung werden beispielsweise gelöste Eisen(II)-Ionen zu unlöslichem Eisen(III)-oxidhydrat und gelöste Mangan(II)-Ionen zu unlöslichen Mangan(IV)-Verbindungen oxidiert und abfiltriert. Häufig ist die Enteisenung und Entmanganung jedoch nur unvollständig und in der Folge können eisen- und manganhaltige Anlagerungen in den Rohrleitungen, insbesondere in metallischen Rohrleitungen (zumeist Stahl- oder Gussleitungen), entstehen. Im Wasser enthaltenes Eisen und Mangan führt also zu Inkrustationen in Rohrleitungen, die die Fließgeschwindigkeit des Wassers verringern und sogar schlimmstenfalls die Rohrleitungen komplett verstopfen.The ground or surface water is purified to produce drinking water by means of chemical and physical treatment processes. Drinking water treatment includes process steps such as filtering, de-ironing and manganese removal, deacidification, degassing, decarbonization and disinfection. For de-ironing and demanganization, for example, dissolved iron (II) ions are oxidized to insoluble iron (III) oxide hydrate and dissolved manganese (II) ions to form insoluble manganese (IV) compounds and filtered off. However, iron removal and manganese removal are often incomplete, and as a result, deposits of iron and manganese can occur in the pipelines, especially in metallic pipelines (usually steel or cast iron pipes). Iron and manganese contained in the water thus lead to incrustations in pipelines, which reduce the flow rate of the water and even clog the pipes completely in the worst case.

Verfahren zur Reinigung von Trinkwasserleitungen und anderen wasserführenden Anlagenteilen des Verteilungssystems sind in vielfältiger Ausführung bekannt. In DE 10 2005 008 603 ist beispielsweise eine Einrichtung beschrieben, die mobil verfahrbar ist und über einen Hydrantenanschluss angeschlossen wird. Eine entsprechend abgesicherte Spülstrecke wird entgegen der sonst üblichen Fließrichtung im Trinkwasserrohr mit einer Hydrosulfit-Spüllösung gespült und von Sedimenten und sonstigen Ablagerungen gereinigt. Während der Reinigungsphase wird zusätzlich mit Hydrosulfit in 60%iger Lösung gearbeitet. Methods for cleaning drinking water pipes and other water-bearing parts of the distribution system are known in various designs. In DE 10 2005 008 603 For example, a device is described which is mobile and can be connected via a hydrant port. A correspondingly secured flushing zone is flushed with a hydrosulfite rinse solution and cleaned of sediments and other deposits contrary to the usual flow direction in the drinking water pipe. During the cleaning phase is additionally worked with hydrosulfite in 60% solution.

Zur Entfernung manganhaltiger Ablagerungen ist der Einsatz von Spüllösungen bekannt, die Salzsäure, Zitronensäure oder Natronlauge enthalten. Mit diesen Spüllösungen sind jedoch keine Eisenbeläge lösbar.To remove manganese-containing deposits, the use of rinsing solutions is known which contain hydrochloric acid, citric acid or sodium hydroxide solution. With these rinsing solutions, however, no iron deposits are solvable.

EP 1 150 923 B1 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von eisen- und/oder manganhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen, bei dem die Ablagerungen mit einer Reinigungslösung behandelt werden, die ein schwefelhaltiges Reduktionsmittel, nämlich Dithionit oder Disulfit, sowie 2-Phosphonobutan-1,2,4-Tricarbonsäure (PBTC) oder deren Salze als Komplexbildner enthalten. Während der Behandlung entsteht jedoch Schwefeldioxid, ein farbloses, schleimhautreizendes, stechend riechendes und sauer schmeckendes, giftiges Gas. Es sind daher besondere Sicherheitsmaßnahmen für das mit der Reinigungslösung arbeitende Personal notwendig und es muss sichergestellt sein, dass das Schwefeldioxid nach der Behandlung weitestgehend aus dem Trinkwasser-Verteilungssystem entfernt wurde. EP 1 150 923 B1 describes a method for removing iron and / or manganese deposits in drinking water distribution systems, in which the deposits are treated with a cleaning solution containing a sulfur-containing reducing agent, namely dithionite or disulfite, and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC) or their salts as complexing agents. During the treatment, however, sulfur dioxide, a colorless, mucous membrane irritant, pungent-smelling and sour-tasting, toxic gas is produced. Therefore, special safety measures are necessary for the personnel working with the cleaning solution and it must be ensured that the sulfur dioxide was largely removed from the drinking water distribution system after the treatment.

Es besteht demnach anhaltender Bedarf nach einem Verfahren, dass eine sichere und zuverlässige Beseitigung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen ermöglicht. Insbesondere wäre es von Vorteil, wenn gleichzeitig mit der Beseitigung der Ablagerungen eine Desinfektion möglich ist.Accordingly, there is a continuing need for a process that enables safe and reliable removal of iron, manganese and lime deposits. In particular, it would be advantageous if at the same time as the removal of the deposits disinfection is possible.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerungen mit einer wässrigen Reinigungslösung, die ein Reduktionsmittel ausgewählt aus Phosphinsäure, Oxalsäure oder einem Salz derselben enthält, behandelt werden.The invention relates to a method for the removal of iron, manganese and calcareous deposits in drinking water distribution systems. The method is characterized in that the deposits are treated with an aqueous cleaning solution containing a reducing agent selected from phosphinic acid, oxalic acid or a salt thereof.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Verwendung der genannten schwefelfreien Reduktionsmittel in der Reinigungslösung eine sichere und zuverlässige Entfernung von eisen- und/oder manganhaltigen Inkrustationen möglich ist. Eine Freisetzung gesundheitsschädlicher Gase wird vollständig vermieden. Eine Konzentration des Reduktionsmittels in der Reinigungslösung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 50 Gew.%.The invention is based on the finding that a safe and reliable removal of iron and / or manganese-containing incrustations is possible by using the said sulfur-free reducing agent in the cleaning solution. A release of harmful gases is completely avoided. A concentration of the reducing agent in the cleaning solution is preferably in the range of 0.5 to 50% by weight.

Die Reinigungslösung kann ferner einen Komplexbildner enthalten, der dazu dient, ein erneutes Ausfällen der durch das Reduktionsmittel in Lösung gebrachten metallischen Ablagerungen zu verhindern. Vorzugsweise ist der Komplexbildner eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Glukonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure (PBTC) und Iminodibernsteinsäure oder einem Salz derselben. Eine Konzentration des Komplexbildners in der Reinigungslösung liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 Gew.%. The cleaning solution may further contain a complexing agent which serves to prevent re-precipitation of the metal deposits dissolved by the reducing agent. Preferably, the complexing agent is an organic compound selected from the group gluconic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC) and iminodisuccinic acid or a salt thereof. A concentration of the complexing agent in the cleaning solution is preferably in the range of 1 to 50% by weight.

Vorzugsweise wird die Reinigungslösung auf einen pH-Wert im Bereich von 0 bis 6 eingestellt, insbesondere unter Verwendung der vorgenannten Komplexbildner. Die Reinigungslösung kann Puffer zur Stabilisierung des pH-Wert in dem bevorzugten Bereich enthalten. Das Arbeiten in saurer Umgebung hat den Vorteil, dass durch die Reinigungslösung gleichzeitig Kalkablagerungen entfernt werden. Preferably, the cleaning solution is adjusted to a pH in the range of 0 to 6, in particular using the aforementioned complexing agents. The cleaning solution may contain buffers for stabilizing the pH in the preferred range. Working in an acidic environment has the advantage that the cleaning solution simultaneously removes calcium deposits.

Ferner ist bevorzugt, wenn die Reinigungslösung ein Desinfektionsmittel enthält. Bevorzugte Desinfektionsmittel sind Peroxyessigsäure (PES) oder Wasserstoffperoxid. Die Entfernung der Ablagerungen und Desinfektion kann demnach in einen gemeinsamen Arbeitsschritt erfolgen. It is further preferred if the cleaning solution contains a disinfectant. Preferred disinfectants are peroxyacetic acid (PES) or hydrogen peroxide. The removal of the deposits and disinfection can therefore take place in a joint step.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigen chemischen Komponenten können in einer beliebigen geeigneten Form in den Verkehr gebracht werden, das heißt als Feststoffe, als Lösungen und Konzentrate oder als Pasten und Gele. Die Zubereitung der Reinigungslösung kann vor deren Inkontaktbringen mit den zu behandelnden Ablagerungen erfolgen, die Reinigungslösung kann jedoch auch in situ in den zu behandelnden Einrichtungen, zum Beispiel in einem Brunnen oder einem Leitungssystem, bereitet werden, indem die einzelnen Bestandteile zu unterschiedlichen Zeitpunkten zugegeben werden. Wenn die Ablagerungen von solchen Einzelteilen, zum Beispiel Einzelteilen einer Wasseraufbereitungsanlage, entfernt werden sollen, die der Anlage oder Einrichtung entnommen werden können, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so durchgeführt werden, dass die man die von der Ablagerung zu befreienden, ausmontierten Teile in ein Bad der erfindungsgemäßen Reinigungslösung legt.The chemical components required to carry out the process of the present invention may be marketed in any suitable form, that is, as solids, as solutions and concentrates, or as pastes and gels. The cleaning solution may be prepared before it is contacted with the deposits to be treated, but the cleaning solution may also be prepared in situ in the equipment to be treated, for example in a well or piping system, by adding the individual components at different times. If the deposits of such items, for example, parts of a water treatment plant are to be removed, which can be removed from the plant or device, the inventive method can also be carried out so that the one to be liberated from the deposit, disassembled parts in a bath the cleaning solution according to the invention sets.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer wässrigen Reinigungslösung zur Entfernung von eisen- oder manganhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen. Die Reinigungslösung enthält ein Reduktionsmittel ausgewählt aus Phosphinsäure, Oxalsäure oder ein Salz derselben. Another aspect of the invention is to provide an aqueous cleaning solution for removing iron or manganese deposits in drinking water distribution systems. The cleaning solution contains a reducing agent selected from phosphinic acid, oxalic acid or a salt thereof.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Trockenpulvermischung zur Herstellung einer wässrigen Reinigungslösung zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen. Die Trockenpulvermischung enthält ein pulverförmiges Reduktionsmittel ausgewählt aus Phosphinsäure, Oxalsäure oder einem Salz derselben und einen pulverförmigen Komplexbildner. Die Verwendung einer Trockenpulvermischung reduziert die Transportkosten erheblich. Die gebrauchsfertige Reinigungslösung kann durch Auflösen der Trockenmischung direkt vor Ort hergestellt werden. Another aspect of the invention is to provide a dry powder mixture for preparing an aqueous cleaning solution for removing iron, manganese and calcareous deposits in drinking water distribution systems. The dry powder mixture contains a powdery reducing agent selected from phosphinic acid, oxalic acid or a salt thereof and a powdery complexing agent. The use of a dry powder mixture reduces transport costs considerably. The ready-to-use cleaning solution can be prepared by dissolving the dry mix directly on site.

Schließlich betrifft ein Aspekt der Erfindung die Verwendung von Phosphinsäure, Oxalsäure oder deren Salze zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen.Finally, one aspect of the invention relates to the use of phosphinic acid, oxalic acid or salts thereof for the removal of iron, manganese and calcareous deposits in drinking water distribution systems.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise ein handelsübliches Spülgerät über Hydranten an einen zu reinigenden Leitungsabschnitt einer Trinkwasserleitung angeschlossen werden. Über das Spülgerät wird in vorgebbarer Spülrichtung, mit vorgebbarer Temperatur und Fließgeschwindigkeit eine Reinigungslösung zugesetzt. Die Reinigungslösung kann durch Zugabe von 100 kg Phosphinsäure auf 100 Liter Wasser als Reduktionsmittel und 100 kg Iminodibernsteinsäure auf 100 Liter Wasser als Komplexbildner vor Ort aus einer entsprechenden Trockenpulvermischung hergestellt werden oder mit ebengleicher Konzentration als vorbereitete Reinigungslösung Verwendung finden. Der Spülvorgang selbst dauert zwischen 30 Minuten bis 3 Stunden, abhängig vom Inkrustationsgrad. Anschließend wird der Leitungsabschnitt mehrmals mit reinem Trinkwasser gespült. To carry out the method, for example, a commercially available flushing device can be connected via hydrants to a line section of a drinking water line to be cleaned. A cleaning solution is added via the flushing device in a predeterminable flushing direction, with a predeterminable temperature and flow rate. The cleaning solution can be prepared by adding 100 kg of phosphinic acid to 100 liters of water as a reducing agent and 100 kg of iminodisuccinic acid per 100 liters of water as a complexing agent on site from a corresponding dry powder mixture or with equal concentration as a prepared cleaning solution use. The rinsing process itself lasts between 30 minutes to 3 hours, depending on the degree of incrustation. Subsequently, the line section is rinsed several times with pure drinking water.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005008603 [0004] DE 102005008603 [0004]
  • EP 1150923 B1 [0006] EP 1150923 B1 [0006]

Claims (9)

Verfahren zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerungen mit einer wässrigen Reinigungslösung, die ein Reduktionsmittel ausgewählt aus Phosphinsäure, Oxalsäure oder einem Salz derselben enthält, behandelt werden. A method for the removal of iron, manganese and calcareous deposits in drinking water distribution systems, characterized in that the deposits are treated with an aqueous cleaning solution containing a reducing agent selected from phosphinic acid, oxalic acid or a salt thereof. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Konzentration des Reduktionsmittels in der Reinigungslösung im Bereich von 0,5 bis 50 Gew.% liegt.The method of claim 1, wherein a concentration of the reducing agent in the cleaning solution is in the range of 0.5 to 50% by weight. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Reinigungslösung einen Komplexbildner enthält.The method of claim 1 or 2, wherein the cleaning solution contains a complexing agent. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Komplexbildner eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Glukonsäure, 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure (PBTC) und Iminodibernsteinsäure oder einem Salz derselben ist.The method of claim 1 or 2, wherein the complexing agent is an organic compound selected from the group gluconic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC) and iminodisuccinic acid or a salt thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Reinigungslösung auf einen pH-Wert im Bereich von 0 bis 6 eingestellt wird. A method according to any one of the preceding claims, wherein the cleaning solution is adjusted to a pH in the range of 0 to 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Reinigungslösung ein Desinfektionsmittel enthält.Method according to one of the preceding claims, wherein the cleaning solution contains a disinfectant. Wässrige Reinigungslösung zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen, enthaltend ein Reduktionsmittel ausgewählt aus Phosphinsäure, Oxalsäure oder ein Salz derselben.Aqueous cleaning solution for removing iron, manganese and lime deposits in drinking water distribution systems, comprising a reducing agent selected from phosphinic acid, oxalic acid or a salt thereof. Trockenpulvermischung zur Herstellung einer wässrigen Reinigungslösung zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltigen Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen, enthaltend ein pulverförmiges Reduktionsmittel ausgewählt aus Phosphinsäure, Oxalsäure oder einem Salz derselben und einen pulverförmigen Komplexbildner. Dry powder mixture for the preparation of an aqueous cleaning solution for the removal of iron, manganese and lime deposits in drinking water distribution systems, comprising a powdery reducing agent selected from phosphinic acid, oxalic acid or a salt thereof and a powdery complexing agent. Verwendung von Phosphinsäure, Oxalsäure oder deren Salze zur Entfernung von eisen-, mangan- und kalkhaltige Ablagerungen in Trinkwasser-Verteilungssystemen. Use of phosphinic acid, oxalic acid or their salts for removing iron, manganese and lime deposits in drinking water distribution systems.
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